JP2005238187A - 浄水カートリッジ及びその製造方法、並びにこれを備えた浄水器 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い濾過性能を有すると共に、水の通過に対する抵抗が小さく、かつ目詰まりし難い浄水カートリッジとその製造方法、並びにこの浄水カートリッジを備えた浄水器を提供する。
【解決手段】 筒状容器の中心軸方向に繊維が配向し、かつその方向の厚みが３ｍｍ以上１０ｍｍ未満である繊維状濾材が筒状容器の内部に配された浄水カートリッジは、濾過性能に優れ、かつ目詰まりし難い優れた性能を有する。また、繊維状濾材を筒状容器に充填する際に、繊維状濾材を筒状容器の径方向に０．１〜５％の圧縮率で圧縮して充填することにより、上記優れた性能を有する浄水カートリッジを製造することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、浄水性能に優れた浄水カートリッジとその製造方法、及びこれを備えた浄水器に関する。

水道水中の塩素やカビ臭等、水の味を損なう物質や、鉛等の重金属や、トリハロメタン、農薬等の有害物質を除去するための浄水器が知られている。これらの物質を除去するための濾材としては、従来より活性炭等の吸着剤が広く用いられている。

吸着剤は、粒状のものが用いられる場合が多いが、吸着剤の性能はその比表面積が大きいほど優れているため、その形状を繊維状とした濾材を用いた浄水器が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら繊維状濾材はかさ密度が大きいため、圧縮して使用しないと容積効率が悪くなる一方で、圧縮して使用すると水の通過に対する抵抗が大きくなり、かつ繊維が絡み合った部位に懸濁物が捕捉され、目詰まりし易くなりがちであった。
特開２００２−１７７９５１号公報

本発明は、高い濾過性能を有すると共に、水の通過に対する抵抗が小さく、かつ目詰まりし難い浄水カートリッジとその製造方法、並びにこの浄水カートリッジを備えた浄水器を提供することを目的とする。

すなわち本発明の第一の要旨は、筒状容器の中心軸方向に繊維が配向し、かつその方向の厚みが３ｍｍ以上１０ｍｍ未満である繊維状濾材が筒状容器の内部に配された浄水カートリッジである。

本発明の第二の要旨は、筒状容器の中心軸方向に繊維を配向させ、かつその方向の厚みを３ｍｍ以上１０ｍｍ未満とした繊維状濾材を、該筒状容器の径方向に０．１〜５％の圧縮率で圧縮して、該筒状容器の内部に充填する浄水カートリッジの製造方法である。

本発明の第三の要旨は、上記浄水カートリッジが着脱可能に接続された浄水器である。

本発明の浄水カートリッジ及びこれを備えた浄水器によれば、筒状容器の中心軸方向に繊維が配向し、かつその方向の厚みが３ｍｍ以上１０ｍｍ未満である繊維状濾材を用いているので、除去したい物質の除去能力を向上させることができることに加えて、繊維状濾材の部位の水通過に対する抵抗を小さくし、かつ目詰まりすることを防止することができる。

本発明の浄水カートリッジの製造方法によれば、筒状容器の中心軸方向に繊維を配向させ、かつその方向の厚みを３ｍｍ以上１０ｍｍ未満とした繊維状濾材を、筒状容器の径方向に０．１〜５％の圧縮率で圧縮して、筒状容器の内部に充填するので、繊維状濾材の水通過に対する抵抗を過度に増加させること無く、かつ目詰まりしにくい状態とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の浄水カートリッジの一例を表す模式図である。

浄水カートリッジ１は、筒状容器２の内部に、繊維状濾材３が充填されて構成される。本発明においては、繊維状濾材３は、筒状容器の中心軸方向に繊維を配向させ、かつその方向の厚みを３ｍｍ以上１０ｍｍ未満としている。浄水カートリッジ１において、水は筒状容器の中心軸方向に流れる。

筒状容器の中心軸方向に繊維状濾材３の繊維を配向させるとは、繊維状濾材３を構成する繊維の繊維軸方向を、概ね筒状容器の中心軸方向となるように配することをいう。このとき、全ての繊維の繊維軸が、完全に筒状容器の中心軸方向を向くように配される必要は必ずしも無く、一部の繊維の繊維軸が筒状容器の中心軸方向に交差するように配されていてもよい。

繊維状濾材において、繊維同士が三次元的にランダムに絡み合っている場合、水通過方向の特定の面において、繊維同士が交差する点が多数存在するため、この面において水中の件濁物質が捕捉され易くなり、懸濁物質の堆積による目詰まりが起こりやすい。

一方、本発明のように筒状容器の中心軸方向に繊維を配向させると、水通過方向の特定の面において、繊維同士が交差する点が少ないため、懸濁物質が面で捕捉されることがなくなり、目詰まりが起こり難くなると共に、水通過に対する抵抗も減らすことができる。

筒状容器の中心軸方向における本発明の繊維状濾材３の厚みは、薄すぎると水と濾材との十分な接触時間を確保できないため、濾過性能が不十分となる場合がある。また、厚みが厚すぎると、水通過に対する抵抗が大きくなって、水道の圧力が低い場所では濾過流量を確保できなくなる場合がある。

従って繊維状濾材３の厚みは、３ｍｍ以上１０ｍｍ未満とする必要があり、５〜９．７ｍｍとすることが好ましく、６〜９ｍｍとすることがより好ましく、７〜８ｍｍとすることが更に好ましい。

繊維状濾材３の種類は、除去したい物質の種類に応じて設定すればよく、例えば繊維状活性炭、イオン交換繊維、キレート繊維等を用いることができる。中でも、鉛等の重金属を除去対象とする場合、イオン交換繊維を用いると、一般的な粒径の粒状イオン交換樹脂を用いる場合と比較して、単位体積あたりの除去性能を向上させることができるため好ましい。

繊維状濾材３は、複数の繊維状濾材を混合して使用しても構わない。例えば、イオン交換繊維と繊維状活性炭とを混合した繊維状濾材３を用いると、重金属の除去性能に優れ、かつトリハロメタンや農薬等の除去性能も向上させた浄水カートリッジとすることができる。混合比率はその除去対象や、それぞれの除去能力に応じて決めればよいが、イオン交換繊維：繊維状活性炭の質量比率として、３０：５０〜５０：３０とすると、それぞれの除去能力のバランスがよくなるため好ましい。

繊維状濾材３の繊維軸の方向を配向させ、かつ前述の厚みとするには、繊維状濾材３を成型体としてから、これを筒状容器２に充填するようにすると、取扱い性が向上するため好ましい。成形方法は、例えば濾材の繊維に熱融着繊維をバインダーとして混合させて、その後加熱する方法によって、成型体を得ることができる。

成型体の形状は、筒状容器２の形状に合わせて円盤状とすることが好ましいが、その他ドーナツ状等の形状とすることもできる。

浄水カートリッジ１には、図１に示すように、繊維状濾材３の他に、粒状濾材４を充填することもできる。このように繊維状濾材３と粒状濾材４とを併用すると、除去したい物質に応じて様々な種類の濾材を充填することができるため好ましい。

粒状濾材４の種類は特に限定されず、粉末状活性炭、粒状活性炭、分子吸着樹脂、ゼオライト、モレキュラーシーブ、キレート樹脂、イオン交換樹脂、亜硫酸カルシウム、コーラルサンド、麦飯石、医王石、トルマリンなどを使用することができる。また、これらのうちの２種以上を用いることもできる。
粒状濾材４は、除去可能な物質が多いことから、粒状活性炭が好ましい。

繊維状濾材３と粒状濾材４とを併用する場合、それぞれの除去性能の観点だけから充填量を決定すると、圧力損失が増大して通水困難になる可能性があるため、通水抵抗を適宜調節することが好ましい。

繊維状濾材３と粒状濾材４の通水抵抗としては、繊維状濾材３の通水抵抗を１としたとき、粒状濾材４の通水抵抗が５〜７０となるように設定すると、各濾材の除去能力のバランスと全体の圧力損失が好ましい範囲となる。また、繊維状濾材３の通水抵抗を１としたとき、粒状濾材４の通水抵抗が１０〜５０となるように設定するとより好ましく、繊維状濾材３の通水抵抗を１としたとき、粒状濾材４の通水抵抗が２０〜４０となるように設定するとさらに好ましい。

また、繊維状濾材３が占める体積あたりの質量は、０．１〜０．２５ｇ／ｃｍ^３とすると、除去能力と圧力損失のバランスが良くなるため好ましく、０．１６〜０．２２ｇ／ｃｍ^３とすることがより好ましい。

粒状濾材４が占める体積あたりの質量は、０．４５〜０．６５ｇ／ｃｍ^３とすると、除去能力と圧力損失のバランスが良くなるため好ましく、０．５０〜０．５８ｇ／ｃｍ^３とすることがより好ましい。
また、粒状濾材４の粒径は、１２０μｍ〜１３００μｍが好ましく、１５０μｍ〜４５０μｍがより好ましい。

筒状容器２へ繊維状濾材３を充填するにあたっては、筒状容器２の中心軸方向に繊維を配向させ、かつその方向の厚みを３ｍｍ以上１０ｍｍ未満とした繊維状濾材３を、筒状容器２の径方向に０．１〜５％の圧縮率で圧縮してから、繊維状濾材３を筒状容器２の内部に挿入することによって充填を行う。

なお、ここでいう圧縮率とは、繊維状濾材３を圧縮する前の自然な状態における筒状容器２の径方向の長さに対する、繊維状濾材３を圧縮することによって、筒状容器２の径方向に収縮した長さの割合をいう。

圧縮率を０．１〜５％とすることにより、繊維状濾材３の外周部と筒状容器２の内壁との間に隙間が発生することを防止し、かつ繊維状濾材３の水通過に対する抵抗の上昇を防止することができる。
圧縮率は１〜３％とするとより好ましい。

粒状濾材４を併用する場合、まず粒状濾材４を筒状容器に充填し、その後で繊維状濾材３を充填し、さらに繊維状濾材３に対し、１０〜３００Nの力を筒状容器２の中心軸方向に印加すると、粒状濾材４の充填空間に隙間が発生し、この隙間によって水がショートパスして濾材性能が低下することを防止できるため好ましい。
繊維状濾材３に対し印加する力は、５０〜２００Ｎがより好ましく、７５〜１５０Ｎが更に好ましい。

粒状濾材４の充填は、筒状容器２を振動させながら行うと、充填密度を上げることができるため好ましい。

粒状濾材４を用いる場合は、メッシュや焼結体等、粒状濾材４の通過を防止できる仕切り部材５を筒状容器２内に配し、粒状濾材４の漏れを防止することが好ましい。

なお、粒状濾材４と繊維状濾材３との間に仕切り部材を配置することもできるが、繊維状濾材３が粒状濾材４の漏れを防止できるので、図１に示すように、粒状濾材４と繊維状濾材３との間に仕切り部材を配置しなくてもよい。

図１に示すように、筒状容器２の水が流入する側の端部には、繊維状濾材３が配されているので、筒状容器２からそれぞれの濾材が漏れることはないが、筒状容器２の端部にさらに仕切り部材６を配置してもよい。この仕切り部材６は、あまり通水抵抗が大きいと好ましくないため、繊維状濾材３の通水抵抗を１としたとき、仕切り部材６の通水抵抗が０．２〜０．７５となるように設定することが好ましい。

また、図１に示すように、浄水カートリッジ１には、中空糸膜７を配すると、細菌等も除去できるため好ましい。中空糸膜７の素材としては特に制限はないが、セルロース系、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）系、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール系、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリエーテル系、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）系、ポリスルフォン系、ポリアクリロニトリル系、ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）系、ポリカーボネイト系、ポリエステル系、ポリアミド系、芳香族ポリアミド系等の各種材料が挙げられる。

図２は、本発明の浄水カートリッジ１が着脱可能に接続された浄水器の一例を示す模式的断面図である。
この浄水器は、水道の蛇口と接続する蛇口取付部１０を有する流路切換部９と浄水カートリッジ１を収納するカートリッジ収納筒体部８とから構成されている。
水道水は、蛇口取付部１０で水道の蛇口と連結されることにより原水受入口１１から流路切換部９内部に導入される。導入された水道水は流路切換レバー１３の操作により、水道水を浄化せずにそのまま吐出する原水吐出口（図示せず）と、カートリッジ収納筒体部８と接続してカートリッジ収納筒体部へ原水を送る原水送水部１２とに、選択的に切り換えられ送水される。
原水送水部より送られた水道水は、収納筒体部８内部に導入され、仕切り部材６から浄水カートリッジ１内部に流入する。
浄水カートリッジ１内部に流入した水道水は、繊維状濾材３、粒状濾材４、中空糸膜７を順に通過し濾過され、浄水として浄水吐出口１３より吐出される。

本発明の実施例の一例として蛇口直結型浄水器の態様について説明したが、カートリッジ収納筒体部を流しの天板等に置く据置形浄水器や、浄水カートリッジを流し台下に配設するアンダーシンク型浄水器であってもよい。

本発明の浄水カートリッジの一例を示す模式的断面図である。 本発明の浄水器の一例を示す模式図である。

符号の説明

１ 浄水カートリッジ
２ 筒状容器
３ 繊維状濾材
４ 粒状濾材
５ 仕切り部材
６ 仕切り部材
７ 中空糸膜
８ 収納筒体部
９ 流路切換部
１０ 蛇口取付部
１１ 原水受入口
１２ 原水送水部
１３ 浄水吐出口

Claims (4)

1. 筒状容器の中心軸方向に繊維が配向し、かつその方向の厚みが３ｍｍ以上１０ｍｍ未満である繊維状濾材が筒状容器の内部に配された浄水カートリッジ。
2. 筒状容器の中心軸方向に繊維を配向させ、かつその方向の厚みを３ｍｍ以上１０ｍｍ未満とした繊維状濾材を、該筒状容器の径方向に０．１〜５％の圧縮率で圧縮して、該筒状容器の内部に充填する浄水カートリッジの製造方法。
3. 粒状濾材を前記筒状容器の内部に充填した後、前記繊維状濾材を前記筒状容器の内部に充填し、さらに前記繊維状濾材に対し、１０〜３００Nの力を前記筒状容器の中心軸方向に印加する請求項２に記載の浄水カートリッジの製造方法。
4. 請求項１に記載の浄水カートリッジが着脱可能に接続された浄水器。

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